【正文】 所以如果我們選取軸沿著轉(zhuǎn)子總磁鏈?zhǔn)噶康姆较?，為軸，而軸為逆時針旋轉(zhuǎn)，即垂直于矢量，稱之為軸。把這三個電流控制信號和由控制器的得到的頻率信號加到電流控制的變頻器上，即可輸出異步電動機(jī)調(diào)速所需要的三相變頻電流。由于進(jìn)行坐標(biāo)變換的是電流（代表磁動勢）的空間矢量，所以這樣通過坐標(biāo)變換實(shí)現(xiàn)的控制系統(tǒng)就叫做矢量控制系統(tǒng)（ ），簡稱系統(tǒng)。從內(nèi)部可以看出，先經(jīng)3/2變換然后經(jīng)過同步旋轉(zhuǎn)變換，變成了一臺由和輸入，由輸出的直流電動機(jī)。將其用結(jié)構(gòu)圖形式表示出來便得到圖314。同樣若觀察者站到鐵心與坐標(biāo)系一起旋轉(zhuǎn)，那他看到的就是一臺直流電動機(jī)。（1）狀態(tài)方程 （345） （346） （347） （348） （349）式中，—電機(jī)漏磁系數(shù)，； —轉(zhuǎn)子電磁時間常數(shù)。則通過圖中可以得到2r/2s的變換矩陣 (343)圖313 兩相靜止和旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系與磁動勢（電流）空間矢量從而得到2s/2r的變換矩陣 (344) 三相異步電動機(jī)在兩相坐標(biāo)系上的狀態(tài)方程由于在兩相坐標(biāo)系上的電壓源型變頻器—異步電動機(jī)具有4階電壓方程和1階運(yùn)動方程，故其狀態(tài)方程應(yīng)該是5階的，則需要5個狀態(tài)變量。帶入式（339）和式（340）整理后可以得到 （341） （342）（2） 兩相—兩相旋轉(zhuǎn)變換（2s/2r變換）—從靜止坐標(biāo)系、到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系d、q的變換?，F(xiàn)在就是如何求出、與、和、之間的準(zhǔn)確等效關(guān)系，我們可以用到以下兩種坐標(biāo)變換：（1） 三相兩相變換（3/2變換）—在三相靜止繞組A、B、C和兩相靜止繞組和之間的變換。通過上面的分析可以得出，在以產(chǎn)生同樣大小的磁動勢為準(zhǔn)則，那么圖312a的三相交流繞組、圖312b的兩相交流繞組和圖312的c中整體旋轉(zhuǎn)的直流繞組彼此等效。那么這時候控制磁通的位置在d軸上，就和二極直流電動機(jī)的物理模型沒有什么區(qū)別了。若人為的使得包含兩個繞組在內(nèi)的整個鐵心以同步的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，那么磁動勢自然也隨之旋轉(zhuǎn)起來，成為旋轉(zhuǎn)磁動勢，并把這個旋轉(zhuǎn)磁動勢的大小和轉(zhuǎn)速也控制成與a和b一樣，那么這套旋轉(zhuǎn)直流繞組也就和前面的a和b的交流繞組等效了。當(dāng)圖312a中和b的兩個旋轉(zhuǎn)磁動勢大小和轉(zhuǎn)速都相等的時候，那么則可以認(rèn)為b的兩相繞組與a的三相繞組等效。旋轉(zhuǎn)磁動勢不一定非要三相不可，出單相外，二相、三相、四相……等任意對稱的多相繞組，通入平衡的多相電流，都能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁動勢，其中兩相的最為簡單。3）轉(zhuǎn)矩方程 +] (336)4） 運(yùn)動方程 (337) 式中 ： —負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩；—機(jī)組的轉(zhuǎn)動慣量。1）電壓方程三相定子繞組的電壓平衡方程為 （332）與此對應(yīng)的，三相轉(zhuǎn)子繞組折算到定子側(cè)后的電壓方程為 （333）其中：為定子和轉(zhuǎn)子相電壓的瞬時值； 為定子和轉(zhuǎn)子相電流的瞬時值； 為各相繞組的全磁鏈； 為定子和轉(zhuǎn)子繞組電阻。折算后的定子和轉(zhuǎn)子繞組的匝數(shù)都是相等的，這樣就得到下面的三相異步電動機(jī)的物理模型。4） 不考慮頻率變化和溫度變化對繞組電阻的影響。2） 忽略磁路飽和，認(rèn)為各繞組的自感和互感都是恒定的。SVPWM的算法實(shí)現(xiàn)如圖310所示。七段式的開關(guān)模式開關(guān)次數(shù)較多，但得到的輸入電流的諧波含量最少，是一種最優(yōu)的開關(guān)模式，因此本論文采用這種開關(guān)模式。這種開關(guān)模式的一般性描述為：開始先作用時間的，然后是時間的，時間的，時間的，接著又是時間的，時間的，最后是時間的。零矢量的作用時間為 （331）（3）在一個PWM周期中，基本電壓空間矢量、和的使用順序和時間安排是另一個需要解決的問題。（2）矢量作用時間計(jì)算由下式確定 （328）該方法需要每個扇區(qū)中兩個基本電壓空間矢量α、β分量構(gòu)成的矩陣的逆。扇區(qū)號由下式確定 （325）這種方法確定的扇區(qū)的排列順序如圖38中帶括號的扇區(qū)號所示。通常來說空間矢量脈寬調(diào)制的算法步驟分三步：第一步判斷空間矢量所在的扇區(qū)；第二步計(jì)算主矢量、輔矢量和零矢量的作用時間；第三步開關(guān)模式的選擇。在此我們采用“兩個非零基本矢量和兩個零基本矢量合成一個等效的電壓空間矢量”的方法來實(shí)現(xiàn)SVPWM。SVPWM控制技術(shù)的目標(biāo)就是通過控制這些基本空間矢量的線性組合，使電壓空間矢量按照設(shè)定的參數(shù)圓形旋轉(zhuǎn)。對于二電平電壓型三相逆變器來說，開關(guān)管的開啟和關(guān)斷有八種可能的組合，就可以得到八種基本電壓空間矢量，它們構(gòu)成的電壓空間矢量圖如圖38所示。矢量頂點(diǎn)連線構(gòu)成一個正六邊形。圖38 電壓空間矢量圖 括號中的坐標(biāo)表示該基本電壓空間矢量相對于直流電壓的標(biāo)么值在α－β坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，以下各表達(dá)式中的矢量均為相對于直流電壓的標(biāo)幺值。電壓空間矢量技術(shù)（SVPWM，也稱為磁通正弦PWM）是從電機(jī)的角度出發(fā)，著眼于使電機(jī)獲得幅值恒定的圓形磁場，即正弦磁通。而這種電壓空間矢量加到電機(jī)上時，將產(chǎn)生幅值恒定，以恒定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的定子磁鏈空間矢量，且定子磁鏈?zhǔn)噶宽旤c(diǎn)的運(yùn)動軌跡形成圓形的空間旋轉(zhuǎn)磁場。電壓空間矢量的概念源于三相電機(jī)，當(dāng)三相對稱正弦電壓加到電機(jī)三相定子繞組，就會產(chǎn)生以恒定幅值、恒定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的合成定子磁鏈，即合成定子磁鏈?zhǔn)噶宽旤c(diǎn)的運(yùn)動軌跡為圓形。在轉(zhuǎn)差頻率控制的電機(jī)中，都是通過電壓控制矢量調(diào)制技術(shù)（SVPWM）調(diào)制出電機(jī)所需的電壓和頻率。根據(jù)電流傳感器檢測到的電機(jī)任意兩相（由于三相平衡，可只檢測任意兩相）的電流瞬時值，通過如下的計(jì)算可以得到實(shí)際的電機(jī)電流有效值： （318）式中，為電機(jī)電流兩相瞬時值。電機(jī)定子電流的給定值與電機(jī)勵磁電流和電機(jī)參數(shù)的關(guān)系為： （317）式（317）之中：為電機(jī)的轉(zhuǎn)差頻率； 為轉(zhuǎn)子相電阻折算值； 為勵磁電感； 為轉(zhuǎn)子相漏感折算值。 低頻電壓補(bǔ)償為了在低頻時仍保持電機(jī)氣隙磁通恒定，須對電機(jī)進(jìn)行動態(tài)的電壓補(bǔ)償，而這是通過對電機(jī)電流的閉環(huán)控制來實(shí)現(xiàn)的。不同定子電流時恒控制所需的電壓—頻率特性如圖 37 所示圖 37 不同定子電流恒控制所需的電壓—頻率特性 恒控制 為恒值 定子電流增大的趨勢總結(jié)起來，轉(zhuǎn)差頻率的控制規(guī)律是：1） 在≦的范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)矩基本上與成正比，條件是氣隙磁通無變化。故要實(shí)現(xiàn)恒控制，需要在=恒定值的基礎(chǔ)上再提高電壓以補(bǔ)償定子電流壓降。這是轉(zhuǎn)差頻率控制的基本規(guī)律之一。 轉(zhuǎn)差頻率控制的基本規(guī)律通過上面的原理我們知道，當(dāng)較大的時候我們必須的采取 （3—12）這個精確的轉(zhuǎn)矩公式，其機(jī)械特性如圖所示： 圖 36 按恒值控制的機(jī)械特性從上圖可以看出在較小的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行段，轉(zhuǎn)矩基本與成正比，當(dāng)達(dá)到最大值時，達(dá)到值。式（3－5）是以轉(zhuǎn)差頻率為自變量的轉(zhuǎn)矩特性，是關(guān)于的二次曲線。這就是說，在異步電機(jī)中控制，就和直流電機(jī)中控制電流一樣，能夠達(dá)到間接控制轉(zhuǎn)矩的目的。當(dāng)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時，很小，因而，即得轉(zhuǎn)矩的近似關(guān)系式： (3－7)結(jié)合式（3－2）得 （3－8）式中－轉(zhuǎn)差頻率。其中：，,－定子相電阻，轉(zhuǎn)子相電阻折算值，勵磁電阻； ，－定子相漏感，轉(zhuǎn)子相漏感折算值，勵磁電感； ，－定子相電壓，定子相電勢，定子頻率； ，－定子角頻率，轉(zhuǎn)差角頻率； －轉(zhuǎn)差率，；圖3－5 異步牽引電機(jī)穩(wěn)態(tài)等效電路圖根據(jù)穩(wěn)態(tài)等效電路可知 （3－3） （3－4）其中：－氣隙磁通?？梢钥闯觯瑲庀洞磐?、轉(zhuǎn)子電流、轉(zhuǎn)子功率因數(shù)都影響轉(zhuǎn)矩，而這些量又都和轉(zhuǎn)速有關(guān)，所以控制交流異步電機(jī)轉(zhuǎn)矩的問題就復(fù)雜得多。直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩與電流成正比，控制電流就能控制轉(zhuǎn)矩，問題比較簡單。因此，歸根結(jié)底調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)特性就是控制轉(zhuǎn)矩的能力。 基于轉(zhuǎn)差頻率控制的調(diào)速方式 轉(zhuǎn)差頻率控制的基本原理我們都知道，任何電力拖動自動控制系統(tǒng)都服從于基本運(yùn)動公式： （3－1）提高調(diào)速系統(tǒng)動態(tài)特性主要依靠控制轉(zhuǎn)速的變化率。5） 啟動性能好，啟動力矩大，啟動相對平滑，可用于恒轉(zhuǎn)矩的無級調(diào)速系統(tǒng)的各種機(jī)械設(shè)備。3） 調(diào)速范圍廣，無失控區(qū)，其最大的調(diào)速范圍可以達(dá)到10。利用電磁轉(zhuǎn)差離合器進(jìn)行調(diào)速的異步電動機(jī)，在加裝控制器之后，具有以下的特點(diǎn)：1） 交流無級調(diào)速，具有速度負(fù)反饋的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)。為避免由于轉(zhuǎn)差離合器特性軟的缺陷造成的電機(jī)力不足的有關(guān)現(xiàn)象，可以對電磁轉(zhuǎn)差離合器加裝控制器，可以有效的改變電機(jī)的機(jī)械特性，可以讓其機(jī)械特性變硬——即當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化的時候，電機(jī)的轉(zhuǎn)速不會變化太大，加裝了控制器之后的機(jī)械特性如圖34所示： 圖34 加控制器后的機(jī)械特性曲線，其中為控制回路給定電壓滑差電磁離合器系列的調(diào)速機(jī)很多，就拿YCT系列的電磁調(diào)速機(jī)來說，YCT系列調(diào)速機(jī)在加裝控制器后，假設(shè)負(fù)載在額定轉(zhuǎn)矩的10%～100%之間變化的時候，控制器會根據(jù)測速發(fā)電機(jī)所傳回來的信號來自動調(diào)節(jié)電路電流，使其輸出的轉(zhuǎn)速基本上保持一個定值，基本不變，轉(zhuǎn)速的變化率不會超過3%。 滑差電磁離合器的性能特點(diǎn)電磁轉(zhuǎn)差離合器有較軟的機(jī)械特性，通過上圖就可以看得出來，在一定的勵磁電流下，轉(zhuǎn)速隨著負(fù)載轉(zhuǎn)矩的增加而降低。變動轉(zhuǎn)差離合器的直流勵磁電流，便可改變離合器的輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。 滑差電磁離合器的調(diào)速原理圖33 電磁轉(zhuǎn)差離合器的機(jī)械特性曲線電磁轉(zhuǎn)差離合器的結(jié)構(gòu)多種多樣，區(qū)別就在于電樞部分，電樞部分可以是鼠籠繞組也可以是整塊鑄鋼，當(dāng)為整塊鑄鋼的時候，可以看成是無限多的鼠籠并聯(lián)，其中流過的渦流就是鼠籠導(dǎo)條中流過的電流。 （a） （b） 圖32 電磁轉(zhuǎn)差離合器電磁轉(zhuǎn)矩及磁場分布如圖（a）所示，電流在磁場中受力,使得電樞受到逆時針方向的電磁轉(zhuǎn)矩。圖31 電磁轉(zhuǎn)差離合器示意圖電磁轉(zhuǎn)差離合器的電樞部分在異步電動機(jī)運(yùn)行時隨著異步電動機(jī)轉(zhuǎn)自同步旋轉(zhuǎn)，假設(shè)轉(zhuǎn)向?yàn)轫槙r針方向，其轉(zhuǎn)速為n，如圖32（a）中所示，假如勵磁繞組所通入的勵磁電流，電樞與磁極之間既無電的聯(lián)系又無磁的聯(lián)系，磁極以及所連接的負(fù)載不轉(zhuǎn)動，此時的狀態(tài)相當(dāng)于被“離開”。電樞部分與異步電動機(jī)聯(lián)接，是主動部分磁極部分與異步電動機(jī)所拖動的負(fù)載聯(lián)接，是從動部分。 本章小結(jié)通過上面的比較，我們明顯可以看出1140V在很多方面都優(yōu)于380V和660V供電系統(tǒng)，無論是供電距離、供電損耗、供電功率、供電的質(zhì)量都是上上之選，但是由于1140V電壓相較于380V和660V供電電壓有明顯的提升，同樣安全系數(shù)也相對降低，我們不管做什么第一時間考慮的都是人生安全問題，所以在大部分方面高等級的電壓是可以帶來很多高的效益，但是前提是必須保證工作人員的人生安全問題，但是在設(shè)備要求上卻更高，所以不同的供電方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，低壓的好控制，高壓的對于設(shè)備要求高，很多操作相對來說較難，所以視情況而定，總的說就是低壓效率雖低但是操作簡單，人身安全危險(xiǎn)系數(shù)低，高壓效率高，操作復(fù)雜，對于設(shè)備要求高，投入多，人身危險(xiǎn)系數(shù)相對來說要高較于低壓來說。（6）改造后,簡化了供電系統(tǒng),采區(qū)只存在1140V低壓動力供電系統(tǒng),供電方式合理,將迂回配電的線路,改建為直配線路,合理選擇供電線路。660V供電系統(tǒng)升壓后,簡化了供電線路,減少電纜數(shù)量。660V供電系統(tǒng)改造成1140V供電系統(tǒng)后,省去了660V電壓等級的開關(guān)、變壓器、電纜的投入。改造前,采用井下低壓動力為660V供電,綜合機(jī)械化動力采用1140V供電。從式（23）看到,當(dāng)輸送功率不變的情況下,通過線路的電流隨著電壓的升高而減少。線路輸送的有功功率